教育技术中的非编网络系统电视节目制作

【摘 要】：本文从非线性编辑网络系统的网络化目标、网络结构等方面，介绍电视节目制作的非线性编辑网络系统。
 
　　【关键词】：FC－SAN、以大网、非线性编辑网络

     电视节目制作中的非线性编辑网络系统应是网络制作环境专门设计和专业编辑软件和网络管理软件，不应简单地将普通单机应用软件在共享素材的网络环境下使用。

　　一、非线性制作网络系统要实现的网络化目标：

　　1、 网络素材共享：允许多用户同时操作同一素材。

　　2、 网络资源共享：允许一个用户分享其它用户的计算机资源。

　　3、 网络操作共享：可以利用网络上的任何一台计算机来操作整个网络；在任何一台计算机上恢复刚才在另一台计算机上所中断的操作；把某台计算机所不擅长的操作交给其它的计算机去完成。

　　4、 网络信息共享：既能够在远程异地了解网络的状态，所有的信息以各种方式发布到网络上。

　　5、制播分离：非线性制作网络系统与播出网络系统要相互独立，实现制作与播出分离，互不干扰，保证节目播出的可靠性。

　　
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二、双网结构

    目前可应用到非线性编辑的高速网络形式有：ATM、SSA、以太网及FC。FC作为一种新技术，在网络结构体系中主要存在于高性能工作组及服务区，实际应用中较适合用于多媒体应用与图像处理。但也存在不足：首先，站点数量有限；其次，当时国内普遍采用的FC网络管理软件Transoft的FibreNet还有缺陷。同一时间，只允许网络中一个用户对同一个卷有写的权限，要想多个用户可同时进行写操作，就需对中央存储体硬盘塔分多个逻辑卷与每个用户一一对应。由于每个用户的写操作量并不一定相同，这样就会造成有的卷容量不足，而有的卷容量过剩的现象。同时FibreNet在对网络的管理、规范及权限的设置上还不是很全面。

    连接所有制作环节的以太网，在系统管理方面具有优势但在带宽和实时传播方面存在不足：工作站访问共享数据需通过媒体服务器，以太网拓扑结构可为点对点式、总线式、交换式等由于其网络结构不是面向通道连接的，在连接和协议方面的开销很大。其实际数据传输率仅为整个带宽的40％。对于1000M以太网仅为400Mbps。

   FC既是把设备连接到网络上的一种高速通道，又是一种网络结构FC支持点对点式、仲裁环式、交换式等拓补结构,FC将网络和设奋的通讯协议与物理传输介质隔离兼容多种高级协议。单环网络实际数据传输率约为80Mbps(100MBps),双环网络可达200MB。FC－SAN （SAN：Storage Area Network光纤通道存储区域）通常由一个以共享存储器为中心的物理连接层和一个管理这些连接的管理员组成，实现在计算机系统与共享存储器之间或者共享存储器之间传输数据。FC－SAN在各实时视音频工作站间建立直接高速的连接无需通过中间的媒体服务器，视频素材数据在网络中是最直接的。同时，共享又保证工作站和共享存储媒体之间直接进行稳定高速的数据传输。

　　为了解决像数据和文件共享这样的数据访问和管理服务以及FC网站点数有限的问题，以FC网为主、以太网为辅的双网并行的网络方案被提出：FC－SAN负责实时的高质量广播级视频数据流的传送、存储、共享和管理，以太网负责系统管理信息、低质量的视频数据流、音频数据流＼文稿数据等的传送、存储和共享，FC-SAN管理软件负责对网络共享信息的读写权限进行管理和控制。一方面可解决FibreChannel的带宽和写权的限制问题，另一方面又可节约大量的FC接入费用。利用以太网扩展Fibre Channel网，既可缓解Fibre  Channel网的带宽，又解决了网管的问题，还可作播出备份；既降低了系统的成本，增强了网络的功能，同时又提高了网络的安全性。系统采用以大网和FC－SAN（网标称带宽为1000Mb）双网共存的网络结构包括文稿、编辑、配音、字幕、特技、节目串编、审片、下载播出和节目存档等环节，体现集中式管理分散式使用的原则。虚拟演播室可无缝连接到现频制作网络系统，为后期制作提供素材或由机频制作网络系统提供视音频节目片段。

　　三、 网络素材管理

    双网结构将视音频素材的原始数据信息和标识视音频素材检索指针信息分别记录，低压缩比的数据信息的数据量非常大，通过FC网实现实时传输，指针信息的数据量非常小，完全可以用以太网实时传输。双网运行时，上载工作站先将素材以7:1的压缩比采集到本地盘中。经筛选、剪切后，同时以原素材的7:1和30:1两种压缩比分别上载到FC硬盘和服务器中，视音频信号的指针信息存放在服务器中。由于在系统内部嵌套了一个独立的分布式目录管理结构，构成集中式素材管理，素材由内部的一个唯一的标识符（GUID）来标识，因此两个不同压缩比的素材文件是帧精度一一对应的。当编辑工作站在百兆以太网中用30:1的高压缩比的素材完成节目的制作后，将指针信息存成文件。由于采用以太网管理，因而可实现视音频素材在FC网和以太网上的同步编辑及素材的同步、清理、保存等文件管理工作。当播出工作站接收到从以太网传来的指针文件时，即可自动调用FC网中以7:1压缩的高质量素材进行播出下载。由于上、下载工作站是用来实时传输高质量视音频画面的，所以必须用FC网连接，而编辑、配音、审片工作站对于视音频质量要求不高，可以用高压缩比的图像素材，因而这三种工作站的传输不需用高价位的FC 网卡（不需接入FC网），只用以太网即可完成内部数据的传输和与FC网的通讯。

     双网结构FC+以太网系统国内普遍使用FibreNet、SANERGY进行管理。网络使用者可以抛开原操作系统提供的繁琐的目录与文件管理，直接使用内嵌式的数据库形式的素材管理工作，使得网上编辑很容易把握素材的附加信息检索到自己想要的素材，并根据节目制作要求设定共享素材的使用权限。事实上，对目录、结构文件路径设置和读写权限的控制是网管技术的核心。非线性制作网络系统最主要的信息是视音频素材，可分为图像、声音和字幕三类，采用基于数据库的标题式管理模式以各栏目的每个标题属性为中心，对网络视音频素材进行管理。只要通过网络确定了标题，在随后进行的工作中的上载素材、文稿、配音等素材资源信息就全部由网络系统的应用软件自动归入所建的标题下，只要标题确定，一切与之相关联的网络素材资源信息都将自动获得。

　　[8]电大学习网.免费论文网[EB/OL]. /d/file/p/2024/0424/fontbr />　四、系统功能

    双网结构的非线性制作网络系统通常利用高压缩比素材进行粗编、配音和审查利用低压缩比素材进行快编、精编、串编、下载和播出。系统硬件包括 双FC交换机、FC网卡、RAID3共享硬盘阵列等。FC－SAN采用两台FC交换机级联用于连接所有有卡工作站（如上载工作站和精编工作站等）以及共享硬盘阵列。以大网硬件有双以太网交换机、千兆以太网卡、百兆以太网卡、热备份双管理服务器、热备份双媒体服务器等。由于MPEG－2格式压缩效率高、图像质量好能有效地节约存储空间和网络带宽，目前已可应用于摄录、编辑、制作、播出、传输和存储等环节，因此非线性制作网络系统应采用MPEG－2IBP的帧精度编辑方式、以支持多种格式的视频媒体共享。

　　1． 上载工作站

    上载工作站可直接自动收录和上载数字卫星广播的MPEGⅡ数据流，可控制VTR以手动或自动方式将磁带上的视音频素材上载到系统中，上载工作站及上载软件支持视频素材数据的双路径高低两种压缩比采集和上载。采集后可对素材进行打点上载，从而去掉不需要的部分；采集到的信息经筛选、剪切后，还要对素材进行分类、归档，加上素材名后方能上载，以便于编辑人员检索。上载时，系统会根据登录者的姓名自动记载采集者和采集时间。高画质低压缩比视频素材数据存储到FC共享硬盘阵列中，供精编（复杂编辑）、串编和下载播出时调用；低画质高压缩比视频素材数据和音频数据存储到以太网媒体服务器的硬盘中，供粗编工作站（镜像工作站）。粗编时调用所形成的故事板文件和编辑后的素材文件也存放在以太网媒体服务器中。对于模拟视音频信号的数字化采集，应可对输入的视音频信号的特性进行必要的调整与处理，尽可能地保证素材的上载质量和最终成片节目的技术质量。

　　2． 编辑工作站

    编辑工作站可有以下几个种类：

　　（1）、精编工作站。精编工作站同时连接在FC－SAN和以大网上粗编工作站仅连接在以太网上。精编工作站通过FC－SAN访问存储在共享硬盘阵列中的低压缩比、高码率数据流素材（20－50Mbps）。通过网络调用以太网络媒体服务器中的文件和FC－SAN中对应的高面质视频素材，进行加特技、加字幕、配解说音、插入播音员录像等。复杂编辑后下载播出。

　　（2）粗编工作站。粗编工作站通过以太网访问存储在媒体服务器位的高压缩比、低码率数据流素材（4－10Mbps），所进行的编辑称为镜像编辑。所有的编辑(快编、粗编或精编等)操作，都是在故事板界面上通过时间轨来完成的，粗编工作站和精编工作站所编辑的素材的质量不同但内容相同，且两者的编辑软件具有相同的人机界面、操作模式和预演效果。

　　（3）、快编工作站。支持先上载再编辑和边上载边编辑等工作方式，可将快编工作站作为一台编辑录机，用一般的编辑控制器来操作它和一台放像机在编辑控制器上进行一对一的编辑操作，大大节省素材上戴时间。具备独有的素材网管功能和读写操作保护功能，并且去掉了一些影响稳定性的复杂特技功能，保留如淡化、扫换等简单特技，以提高系统的可靠性，另还配有专用节目编辑系统。

　　3． 配音工作站

    配音工作站与以太网服务器连接。完全兼容传统的配音方式，可完成节目的后期音轨合成和配音并确保图像与声音（唱词）的同步。播音员配音时可以直接从新闻文稿中得到解说词屏幕提词，不仅支持根据声音配画面，而且支持根据画面加声音。可用录像机预卷方式进行插入、覆盖配音。也支持外部调音台的混叠配音。该工作站不支持对视频素材的增删操作。

　　4． 播出（下载）工作站

    实时播出网上已制作好的高画质的节目，也可资料下载保存、播出备份等。在实际应用中，非线性制作网络系统和播出网络系统实现数据交换可以通过FC光纤网络实现视音频数据的直接共享和传输，播出设备直接利用制作网络系统FC硬盘阵列中的视音频编辑好的数据进行播出，以避免进行视音频信号的二次压缩。或者可以通过SDI信号实现视音频信号的传递，在视频播出服务器上进行最后的编码播出，并通过以太网实现控制信息的交换。工作站必须采用双机热备份，当主播出工作站异常时，立即切换到备份播出工作站进行播出。为了保证节目播出的安全可靠性，非线性制作网络系统与播出网络系统要相互独立，可用VTR将串编工作站编辑完成的所有节目录制（下载）到磁带上，再用VTR将这些节目上载到播出网络系统的视频播出服务器的RAID3硬盘阵列中供播出使用实现制作与播出分离互不干扰。视频播出服务器的RAID3硬盘阵列还可配备热备份双RAID3控制器、双电源、双风扇。

　　五、 系统特点

　　1． 采用FC为网络输入输出、网络管理软件为核心的双网结构，充分利用了网络带宽资源。 

　　2． 用高压缩比的素材进行粗编、配音、审片等，用低压缩比的素材播出，因此减少了站点对网络带宽的开销，节约了大量的FC网接入费用；同时最大限度地减少了对FC的操作，因而有效地保护了高质量的原始素材，大大提高了系统的可靠性。

　　3． 为保系统长期稳定地运行，以太网上设置主、备两台服务器，服务器除担当网络的常规职能如系统管理外，同时还是高压缩比视频、图文、配音文件的存储器。控制信息、高压缩比视频、图文、配音信息与高质量的视频数据完全分离，进一步提高了系统的稳定性。

　　4． 网管软件包含了网络素材管理策略、上机人员权限控制策略、库存素材删除、保存管理策略等多项进程控制。管理软件包，管理流程高效实用，保证了系统的安全正常运作。

　　5． 编辑工作站功能强大，可同时支持多层画面，对每一层画面均可实时独立进行划像、淡入淡出和二维DVE处理等，特别值得一提的是字幕可支持实时唱词制作、修改及播出。

　　6． 由于采用了非线性编辑系统，除了采集时的压缩损失外，信号在制作播出过程中不再有损失，信号质量大大提高。 

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